EP1930705B1 - Geräuschreduktion für Turbinentriebwerke - Google Patents

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EP1930705B1
EP1930705B1 EP07254700A EP07254700A EP1930705B1 EP 1930705 B1 EP1930705 B1 EP 1930705B1 EP 07254700 A EP07254700 A EP 07254700A EP 07254700 A EP07254700 A EP 07254700A EP 1930705 B1 EP1930705 B1 EP 1930705B1
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acoustic
noise
spectrum
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Oliver V. Atassi
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • G01H1/006—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines of the rotor of turbo machines

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
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Claims (18)

  1. Verfahren zum Ermitteln, wie gut Konfigurationen für ein Gasturbinenantriebssystem ausgewählte Kriterien für Schallwellenenergieemissionen erreichen, wobei das Verfahren umfasst:
    Aufnehmen einer Geräuschdarstellung von Schallenergieemissionen für ein Gasturbinenantriebssystem einer Ausgangskonfiguration über eine Betriebszeit [11-14];
    Bereitstellen einer Mehrzahl unveränderter Schallfrequenzspektraldarstellungen der Geräuschabbildung, wobei jede einer aus einer Mehrzahl von ausgewählten Abtastzeiten, welche während der Betriebszeitdauer [15,16] auftreten, entspricht;
    Auswerten einer jeden unveränderten Schallfrequenzspektraldarstellung, um einen entsprechenden Geräuschparameterwert für eine jede derartige Spektraldarstellung bereitzustellen, um zusammen eine Mehrzahl von denselben entsprechenden Geräuschmessungsparameterwerten bereitzustellen [17-25];
    Mitteln der Mehrzahl von Geräuschmessungsparameterwerten, welche jeweils einer unveränderten Schallfrequenzspektraldarstellungen entsprechen, um einen Betriebsparametergeräuschwert bereitzustellen, welcher den unveränderten Schallfrequenzspektraldarstellungen [26 - 28] entspricht;
    Lokalisieren relativer Spitzen in den unveränderten Schallfrequenzspektraldarstellungen und Verändern von Formen von zumindest einer dieser Spitzen bezogen auf die Schallfrequenz auf zumindest eine Änderungsart, welche im Wesentlichen zu Schallwellenenergieemissionsänderungen, die einer Konfigurationsänderung im Gasturbinenantriebssystem entsprechen, passt, um dadurch entsprechende veränderte Schallfrequenzspektraldarstellungen zu bilden [30, 31; 50, 51];
    Auswerten einer jeden veränderten Schallfrequenzspektraldarstellung, welche einer Änderungsart entspricht, um einen entsprechenden Geräuschparameterwert für eine jede solche Spektraldarstellung bereitzustellen, um zusammen eine Mehrzahl von Geräuschmessungsparameterwerten bereitzustellen, welche dieser Änderungsart entsprechen [32 - 38; 52 - 58];
    Mitteln der Mehrzahl von Geräuschmessungsparameterwerten, welche einer Änderungsart entsprechen, um einen Betriebsparametergeräuschwert bereitzustellen, welcher dieser Änderungsart entspricht [39, 40; 59, 60]; und
    Bestimmen desjenigen Betriebsparametergeräuschwerts, der am besten die ausgewählten Schallwellenenergieemissionskriterien erfüllt, um die entsprechende Konfigurationsänderung zu identifizieren, falls vorhanden, dies zur Unterstützung der Bestimmung, ob eine Konfigurationsänderung von der Ausgangskonfiguration sein sollte und worin die Änderung bestehen sollte [75, 77].
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Aufnehmen einer Geräuschdarstellung von Schallwellenenergieemissionen des Gasturbinenantriebssystems in der Betriebszeit das Messen dieser Schallenergieemissionen des Gasturbinenantriebssystems während des Betriebs desselben umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Messen von Schallenergieemissionen des Gasturbinenantriebssystems und das Bereitstellen einer Mehrzahl von Schallfrequenzspektraldarstellungen der Geräuschdarstellung, wobei jede einer aus einer Mehrzahl von ausgewählten Abtastzeiten entspricht, welche während der Betriebszeit auftreten, durch die Nutzung eines Spektralanalysators [11] erreicht wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Bereitstellen einer Mehrzahl von Schallfrequenzspektraldarstellungen der Geräuschdarstellung, wobei jede einer der Mehrzahl von ausgewählten Abtastzeiten, welche während der Betriebszeit auftreten entspricht, es umfasst, für jede der Mehrzahl von Schallfrequenzspektraldarstellungen, welche von dem Spektralanalysator bereitgestellt werden, ein weiteres entsprechendes Schallfrequenzspektrum bereitzustellen, welches aus einer Mehrzahl von Drittel-Oktavfrequenzbändern gebildet ist, wobei der Schalldruckpegelwert für jedes Band erhalten wird durch Mittelung des Schalldruckpegels der Schallfrequenzen in diesem Band in dem entsprechenden akustischen Schallfrequenzspektrum, aus welchem es gebildet ist [15].
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Aufnehmen einer Geräuschdarstellung von Schallenergieemissionen des Gasturbinenantriebssystems die Berechnung der Schallenergieemissionen des Gasturbinenantriebssystems während einer computerbasierten Simulation des Betriebs desselben über die Betriebszeit umfasst [17, 73].
  6. Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Aufnehmen einer Geräuschdarstellung von Schallenergieemissionen und das Bereitstellen einer Mehrzahl von
    Schallfrequenzspektraldarstellungen der Geräuschdarstellung, wobei jede einer aus einer Mehrzahl aus ausgewählten Abtastzeiten, welche während der Betriebszeitdauer auftreten, entspricht, es umfasst jede der Mehrzahl von Schallfrequenzspektraldarstellungen während einer computerbasierten Simulation des Betriebs dieser über die Betriebszeit zu berechnen [11, 73].
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Berechnen jeder der Mehrzahl von Schallfrequenzspektraldarstellungen während einer computerbasierten Simulation des Betriebs dieser über die Betriebszeit, es umfasst diese wie ein Schallfrequenzspektrum zu berechnen, welches aus einer Mehrzahl von Drittel-Oktavfrequenzbändern mit einem gemittelten Frequenzschalldruckpegel gebildet ist [15].
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verändern von Formen von zumindest einer der relativen Spitzen in einer Schallfrequenzspektraldarstellung bezogen auf die Schallfrequenz einen Computer umfasst, welcher eine Position für die relative Spitze berechnet, die sich weiter entfernt entlang der Frequenzskala in dieser Schallfrequenzspektraldarstellung befindet, um eine entsprechend veränderte Schallfrequenzspektraldarstellung zu bilden [31].
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Computer die Anzahl von Strömungsprcfilen berechnet, die dem Rotor zuzufügen sind, der die relative Spitze in der Schallfrequenzspektraldarstellung erhöht.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verändern von Formen von zumindest einer der relativen Spitzen einer Schallfrequenzspektraldarstellung bezogen auf die Schallfrequenz, einen Computer umfasst, welcher eine Verteilung der Schallenergie über einen breiteren Frequenzbereich für die relative Spitze an einer Position weiter entlang der Frequenzskala in der Schallfrequenzspektraldarstellung berechnet, um eine entsprechende veränderte Schallfrequenzspektraldarstellung zu bilden [51].
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Computer die Anzahl von Strömungsprofilen berechnet, die in der Strömungsprofilzahl der Rotoren zu ändern sind, um die relative Spitze in der Schallfrequenzspektraldarstellung zu erhöhen, und jegliche Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit, die für diese Rotoren erforderlich sind.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Auswerten eines unveränderten Schallfrequenzspektrums das Multiplizieren des unveränderten Schallfrequenzspektrums mit einer atmosphärischen Abschwächungscharakteristik umfasst, um ein modifiziertes unverändertes Schallfrequenzspektrum zu bilden [17].
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Auswerten eines unveränderten Schallfrequenzspektrums des Weiteren umfasst, das modifizierte unveränderte Schallfrequenzspektrum in ein unverändertes Noywert Spektrum, welches die Noywerte summiert, um eine Noywertsumme bereitzustellen, umzuwandeln eine Spektralspitze mit übermäßiger Höhe, in dem veränderten Noywertspektrum zu finden, und einen entsprechenden Strafwert zu ermitteln, den Strafwert zu der Noywertsumme zu addieren, um einen unveränderten ton-korrigierten wahrgenommenen Geräuschpegel bereitzustellen [18 - 25].
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Mitteln der Mehrzahl von Geräuschmessungsparameterwerten des Weiteren, Summieren des unveränderten ton-korrigierten wahrgenommenen Geräuschpegels einer jeden der unveränderten Schallfrequenzspektraldarstellungen, und Dividieren der Ergebnisse durch die Betriebszeit umfasst [27].
  15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Auswerten eines veränderten Schallfrequenzspektrums das Multiplizieren des veränderten akustischen Frequenzspektrums mit einer atmosphärischen Abschwächungscharakteristik umfasst, um ein modifiziertes verändertes Schallfrequenzspektrum zu bilden [30].
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Auswerten eines veränderten Schallfrequenzspektrums des Weiteren das Umwandeln des modifizierten veränderten akustischen Frequenzspektrums in ein verändertes Noywert Spektrum, Summieren der Noywerte, um eine Noywertsumme bereitzustellen, Finden einer Spitze mit übermäßiger Höhe in dem veränderten Noywertspektrum und Ermitteln eines entsprechenden Strafwertes, Addieren des Strafwertes zu der Noywertsumme, um einen veränderten ton-korrigierten wahrgenommenen Geräuschpegel bereitzustellen, umfasst [32 - 38; 52 - 58].
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Mitteln der Mehrzahl von Geräuschmessungsparameterwerten des Weiteren Summieren des veränderten ton-korrigierten wahrgenommenen Geräuschpegels einer jeden der veränderten Schallfrequenzspektraldarstellungen, und Dividieren der Ergebnisse durch die Betriebszeit umfasst [40; 60].
  18. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Konfigurationsänderung in dem Gasturbinenantriebssystem zumindest eines aus dem folgenden umfasst:
    (i) Erhöhen der Anzahl von Strömungsprofilen, angeordnet auf einem Rotor des Gasturbinenantriebssystems, welcher die mindestens eine Spitze erzeugt;
    (ii) Erhöhen der Rotationsgeschwindigkeit eines Rotors des Gasturbinenantriebssystems, welcher die mindestens eine Spitze erzeugt; und
    (iii) Erhöhen der Anzahl von Strömungsprofilen, welche auf einem Rotor des Gasturbinenantriebssystems angeordnet sind, und Verringern der Anzahl von Strömungsprofilen auf einem anderen Rotor des Gasturbinenantriebssystems, wobei jeder Rotor dazu beiträgt, die mindestens eine Spitze zu erzeugen.
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